RELATÓRIO DE ATIVIDADES DE PROJETO DE PESQUISA

Brasília, 30 de junho de 2007. RELATÓRIO DE ATIVIDADES DE PROJETO DE PESQUISA Abril, Maio, Junho/2007 Rodrigo de Queiroz Souza FINATEC ELETRONORTE Universidade de Brasília UnB Modernização da Área de Automação de Processos das Usinas Hidroelétricas de Balbina e Samuel 1. OBJETIVO Descrever as atividades realizadas no projeto de pesquisa, durante o trimestre de abril a junho, desenvolvidas pelo programa de pesquisa e desenvolvimento tecnológico da empresa de geração e transmissão de energia elétrica, ELETRONORTE, em parceria com a FINATEC e UnB. 2. ATIVIDADES REALIZADAS A execução das atividades listadas é consistente com as etapas do projeto destacadas: Atividade 1: Artigo enviado ao COBEM 2007 (19th International Congress of Mechanical Engineering), um estudo de caso sobre as ferramentas de manutenção preventiva e preditiva FMEA (Análise dos Modos e Efeitos de Falhas) e FTA (Análise por Árvore de Falhas): FMEA AND FTA ANALYSES FOR APPLICATION OF RELIABILITY-CENTERED MAINTENANCE METHODOLOGY: CASE STUDY ON HYDRAULIC TURBINES Alberto José Álvares, alvares@alvarestech.com Rodrigo de Queiroz Souza, rodrigoqsouza@gmail.com University of Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, Group of Innovation in Industrial Automation (GIAI), University Campus Universitário Darcy Ribeiro, 70910-900 Asa Norte Brasília DF, Brasil. Abstract. O objetivo geral deste trabalho é avaliar o impacto da aplicação da metodologia MCC (Manutenção Centrada em Confiabilidade) no sistema de geração energia elétrica. A MCC garante uma melhora significativa no desempenho das funções de manutenção e um amento da confiabilidade e disponibilidade dos equipamentos por meio da definição de um plano de manutenção de maneira estruturada. Foi desenvolvido um estudo de caso do sistema de circulação de óleo do mancal de escora de uma turbina hidráulica do tipo Kaplan utilizada pela usina hidrelétrica (UHE) de Balbina Amazonas Brasil. Este estudo foi realizado baseando-se nas grandezas monitoradas do sistema de supervisão e controle da usina. Foram utilizadas as ferramentas FMEA (análise dos modos e efeitos de falhas) e FTA (análise de árvore de falhas) para proceder ao estudo das falhas. O trabalho apresenta um

análise comparativa entre as duas ferramentas, mostrando a contribuição de cada uma para a implementação de um planejamento estruturado de manutenção preditiva. Palavras-chave: FMEA, FTA, confiabilidade, turbina. 1. INTRODUCTION O desenvolvimento das chamadas novas tecnologias tem promovido mudanças fundamentais na estrutura e nos processos de trabalho. A adoção mais intensa de sistemas automatizados e de modernos equipamentos tem levado as áreas de manutenção a uma posição estratégica em face da importância da disponibilidade operacional para o resultado global das empresas. Entre as tecnologias contemporâneas de manutenção, a MCC (Manutenção Centrada em Confiabilidade) tem expandido sua aplicação a praticamente todos os ramos de atividade humana, onde haja necessidade de manter o funcionamento de ativos físicos ou processos. Originária da indústria aeronáutica americana, e adotada pelas indústrias nuclear e elétrica mundiais, é hoje aplicada em muitos outros setores modernos da economia, inclusive o terciário e de serviço. aplicação da MCC tem sido motivada tanto pela melhoria das exigências impostas pela sociedade com relação à segurança das pessoas envolvidas e do patrimônio e à preservação do meio ambiente como pela melhoria de eficiência, produtividade e competitividade na indústria. No setor elétrico, as empresas enfrentam o desafio da sobrevivência com as novas regras impostas de relacionamento e de mercado, bem como o desafio da obsolescência tecnológica e gerencial. Por outro lado, devido à sofisticação dos equipamentos elétricos e eletrônicos utilizados pelos consumidores, a exigência em termos da confiabilidade do suprimento de energia elétrica tem aumentado consideravelmente. A fim de reduzir a probabilidade, freqüência e duração de eventos de falha e reduzir seus efeitos, é necessário realizar investimentos financeiros no sentido de aumentar a confiabilidade do sistema. Dentro desse contexto, a manutenção dos sistemas elétricos sofre mais desafios do que qualquer outra área de gerenciamento. As técnicas de manutenção condicional em que o equipamento é monitorado durante o seu funcionamento e as paradas são realizadas somente se identificada a presença de algum defeito a ser corrigido tornaram-se absolutamente necessárias. Com a implantação da MCC na usina de Balbina, espera-se: Fornecer subsídios à tomada de decisão e priorização de estratégias funcionais para manutenção e operação dos equipamentos da usina, a fim de reduzir as paradas para manutenção corretiva. Dispor de uma sistemática de manutenção consolidada, otimizando a disponibilidade e confiabilidade dos equipamentos. Diante de tais objetivos, este trabalho está estruturado em oito capítulos: no segundo capítulo são apresentados alguns conceitos básicos associados à teoria da confiabilidade, os quais serão amplamente utilizados ao longo do artigo. No terceiro capítulo são apresentados os conceitos básicos de manutenção centrada em confiabilidade, sua formulação geral e metodologia. O quarto capítulo descreve o mancal combinado do grupo turbina-gerador de Balbina, detalhando sistema de lubrificação e resfriamento de óleo do mancal, objeto de estudo deste artigo. O quinto e sexto capítulos ilustram a aplicação das ferramentas FMEA e FTA, respectivamente, no sistema em estudo. No sétimo capítulo é desenvolvida uma análise comparativa da aplicação das duas ferramentas. E o oitavo capítulo contém as conclusões, onde é elaborada uma análise mais global das potencialidades da FMEA e FTA, no contexto da MCC, baseando-se nos resultados obtidos em Balbina. Finalmente são apresentadas algumas recomendações, bem como melhorias e limitações dos métodos estudados. 2. CONCEITOS BÁSICOS Nesta seção são apresentados alguns conceitos básicos e terminologias, associadas à teoria da confiabilidade, os quais são objetos de estudo deste artigo. Adota-se para terminologia a norma NBR- 5462 que é uma adaptação da norma IEC-60050-191. Item: Qualquer parte, componente, dispositivo, subsistema, unidade funcional, equipamento ou sistema que possa ser considerado individualmente. Sistema: Conjunto de elementos materiais entre os quais se possa encontrar ou definir alguma relação com o objetivo de e atender a uma ou mais funções características do processo (Dicionário Aurélio). Função: É o que o usuário deseja que o item ou sistema faça dentro de um padrão de performance especificado (Siqueira, 2005). Destaque-se nesta definição, que as funções descrevem os objetivos da existência dos sistemas na visão de seus usuários. Como tal, estabelecem também as possibilidades de falhas, novamente na visão destes usuários.

É importante frisar que preservar a função não é o mesmo que preservar a operação do equipamento, como afirma Smith (1992). As funções de um equipamento se confundem com sua própria finalidade de existência e com as relações estabelecidas entre o equipamento e o todo sistema. Falha: Término da capacidade de um item desempenhar a função requerida. Confiabilidade: Probabilidade de um item desempenhar satisfatoriamente a função requerida, sob condições de operação estabelecidas, por um período de tempo predeterminado (Freitas, 1997). Manutenibilidade: Característica de projeto e instalação que é expressa como a probabilidade que um item será conservado ou restabelecido a uma condição especificada dentro de um período de tempo determinado, quando a manutenção é executada de acordo com procedimentos e recursos preestabelecidos (Blanchard, 1974). A manutenibilidade diz respeito à concepção da suportabilidade com a premissa de que itens falham ou necessitam de manutenção preventiva em algum momento. Suportabilidade considera tempo de manutenção, recursos logísticos e custos de manutenção. Disponibilidade: Capacidade de um item estar em condições de executar certa função em um dado instante ou durante um intervalo de tempo determinado, levando-se em conta os aspectos combinados de sua confiabilidade, manutenibilidade e suporte de manutenção, supondo que os recursos externos requeridos estejam assegurados. Aumentar a disponibilidade de um equipamento consiste em reduzir o seu número de paradas (confiabilidade) e o tempo gasto para resolver as falhas (manutenibilidade) (Monchy, 1989). NOTA: Os termos confiabilidade, manutenibilidade e disponibilidade são usados como medidas de desempenho de confiabilidade, manutenibilidade e disponibilidade, respectivamente. Dependabilidade: Termo coletivo usado para descrever o desempenho da disponibilidade e seus fatores de influência: confiabilidade, manutenibilidade e suporte logístico de manutenção. A dependabilidade é usada para descrições genéricas, sem expressão quantitativa. 3. MANUTENÇÃO CENTRADA EM CONFIABILIDADE A literatura aponta a MCC como uma ferramenta de manutenção, que visa racionalizar e sistematizar a determinação das tarefas adequadas a serem adotadas no plano de manutenção, bem como garantir a confiabilidade e a segurança operacional dos equipamentos e instalações ao menor custo (Siqueira, 2005). Valendo-se das diferentes formas de manutenção, a MCC pretende resguardar a função do equipamento, em seu contexto operacional, a partir da determinação das necessidades de manutenção de cada equipamento. Nesses termos, para Moss (1985), a MCC está estruturada com o princípio fundamental de que toda tarefa de manutenção deve ser justificada, antes de ser executada. O critério de justificativa corresponde à segurança, à disponibilidade e à economia em postergar ou prevenir um modo específico de falha. Este critério compreende a principal característica da aplicação da MCC, ou seja, a partir de uma avaliação acurada das funções desempenhadas, por cada componente de um sistema produtivo ou equipamento, são estabelecidas as tarefas de manutenção mais adequadas para a garantia do desempenho operacional da instalação. Metodologia Quando se usa a MCC para estabelecer um método de manutenção, é necessário ter em mente que os métodos de manutenção estabelecidos devem responder correta e precisamente às seguintes perguntas: Quais as funções preservar? Quais as falhas funcionais? Quais os modos de falha? Quais os efeitos das falhas? Quais as conseqüências das falhas? Quais as tarefas aplicáveis e efetivas? Quais as alternativas restantes? Para responder cada questão, a MCC utiliza muitos métodos e ferramentas de um conjunto aberto de soluções, algumas tradicionais, outras recentes e modernas, segundo uma seqüência estruturada e bem documentada, possível de ser auditada. Neste artigo, as ferramentas utilizadas para desenvolver um método de manutenção de acordo com as especificações da MCC foram FMEA (análise dos modos e efeitos de falhas) e FTA (análise por árvore de falhas). A FTA e a FMEA são ferramentas de análise de Produtos e Processamentos que permitem uma avaliação sistemática e padronizada de possíveis falhas, estabelecendo suas conseqüências e orientando a adoção de medidas corretivas ou preventivas. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma análise comparativa destas duas ferramentas em um estudo de caso do sistema de circulação de óleo (lubrificação e resfriamento) do mancal combinado da unidade geradora hidráulica 04 da usina hidrelétrica de Balbina.

4. SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO E RESFRIAMENTO DO MANCAL COMBINADO (GUIA E ESCORA) Toda massa girante do grupo turbina-gerador está apoiada axialmente no mancal de escora e radialmente no mancal guia, ambos contidos na mesma cuba de óleo, sendo este conjunto denominado mancal combinado. O mancal combinado é do tipo deslizante, composto de duas superfícies principais e distintas, sendo a parte móvel acoplada ao eixo, e a parte fixa constituída pelos patins ou sapatas. A parte móvel é formada por um disco de aço polido, comumente chamado de espelho. Não há contato entre as duas superfícies, pois sempre haverá um filme de óleo entre elas, cuja função é evitar o contato direto de metal com metal e também fazer o resfriamento, dissipando o calor gerado pelo atrito entre as superfícies. A Figura (1) mostra um diagrama do grupo turbina-gerador para facilitar a localização do mancal combinado. Figura 1. Grupo turbina-gerador Kaplan, ilustrando o mancal combinado. O óleo é retirado da cuba por um conjunto de bombas, resfriado através de trocadores de calor e reconduzido à cuba onde estão imersas as partes ativas dos mancais. Os trocadores de calor têm como fluido refrigerante a água. Existem dois trocadores, ficando um normalmente em operação e outro como reserva. Na tubulação de recalque, após o sistema de resfriamento, fica instalado um conjunto de filtros, com a finalidade de completar a limpeza de óleo antes de retornar à cuba. Devido ao peso da massa girante e o empuxo hidráulico que incide sobre o mancal de escora, é necessário que durante a partida e parada da máquina, seja injetado óleo entre as sapatas e o anel do mancal de escora, para lubrificá-lo. O sistema de injeção de óleo do mancal de escora forma uma película (filme) de óleo entre as partes fixas e girantes, na faixa de 0% a 50% da rotação nominal. Em sua rotação nominal ou mesmo acima de 50% da mesma o mancal de escora é auto-lubrificado. A injeção de óleo no mancal é realizada por duas bombas de alta pressão, identificadas como AG e AH, e o resfriamento de óleo é realizado também por duas bombas identificadas como AI e AJ. 5. ANÁLISE DOS MODOS E EFEITOS DE FALHAS (FMEA) A análise dos modos e efeitos de falhas (FMEA) é uma das ferramentas de baixo risco mais eficientes para a prevenção de problemas e para a identificação das soluções mais eficazes, em termos de custo, a fim de prevenir tais problemas. FMEA é uma técnica dedutiva que consiste na identificação de falhas em cada componente, suas causas e conseqüências no equipamento e no sistema como um todo. A FMEA pode fornecer, com maior facilidade e objetividade, respostas àquelas questões citadas na subseção (2.1) referentes às falhas dos equipamentos. As etapas de implementação da MCC dependem das respostas a tais questões.

Estudo de caso utilizando FMEA Para desenvolver a FMEA, inicialmente fez-se um levantamento das funções de cada componente, bem como dos seus modos e efeitos de falhas. Utilizaram-se como respaldo a descrição textual do sistema, contida nas instruções técnicas de operação, os registros falha nos cartões de anormalidades (ordens de serviços de manutenção) da usina, os planos de manutenção atualmente empregados e os descritivos de instrumentação dos equipamentos e componentes. Realizou-se também um brainstorming em conjunto com os operadores da usina para se obter com mais detalhes a descrição das possíveis falhas de cada componente. A documentação da análise FMEA foi desenvolvida segundo o formulário padronizado mostrado na Tab. (1). Tabela 1. Formulário padronizado de análise FMEA. FUNÇÃO COMPONENTE IDENTIFICAÇÃO DO SISTEMA Descrição da função do sistema FUNÇÃO DO FALHA MODO DE COMPONENTE FUNCIONAL FALHA CAUSA DA FALHA EFEITOS DA FALHA A seguir há uma explicação de cada coluna do formulário apresentado. Função: Ação que o usuário deseja que o item ou sistema execute dentro de um padrão de desempenho especificado. Componente: Identificação de cada componente pertencente ao sistema. Função do componente: Descrição sucinta e exata da tarefa que o componente deve desempenhar. Falha funcional: Descrição de todas as possíveis falhas pertinentes a cada componente. Modo de falha: Descrição da forma como a falha é observada pela equipe de operação. Por exemplo, atuação de um determinado tipo de alarme, ou atuação de um relé sinalizando falha. Causa da falha: Descrição simples e concisa das ocorrências (causas) que podem dar origem ao tipo de falha considerado. Efeito da falha: Conseqüência da ocorrência da falha, percebida ou não pelo usuário final. Pode ser local (não afeta os outros componentes) ou global (pode afetar outras funções ou componentes). A planilha de análise das funções, modos e efeitos de falhas dos componentes do sistema de lubrificação e resfriamento do mancal combinado é mostrada a seguir (Tab. 2). Tabela 2a. FMEA dos trocadores de calor do sistema de lubrificação e resfriamento do mancal combinado da UGH-04 de Balbina. FUNÇÃO COMPONEN- TE 1. Trocadores de calor SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO E RESFRIAMENTO DO MANCAL COMBINADO Dissipar o calor gerado no mancal guia superior e lubrificar seus componentes. FUNÇÃO DO FALHA CAUSA DA COMPONEN- MODO DE FALHA FUNCIONAL FALHA TE Resfriar o oleo Resfriamento insuficiente do óleo Vazamento de óleo Vazamento de água 1.1 Baixa diferença de temperatura entre os terminais de entrada e saída de óleo dos trocadores, baixa vazão de água, alta temperatura de saída de água 1.2 Baixa vazão de óleo 1.3 Baixa vazão de água Incrustação nas placas de inox Desgaste nas borrachas de vedação Folgas nas conexões das placas de inox Folgas nas conexões da tubulação de água EFEITOS DA FALHA - Perda das características físicoquímicas do óleo - Má formação do filme de óleo - Atuação de TRIP na unidade geradora - Risco de contaminação da carga de óleo - Perda das características físicoquímicas do óleo - Distúrbio no funciona-mento normal do sistema (falha na lubrificação e resfriamento) - Atuação de TRIP na unidade geradora - Distúrbio no funciona-mento normal do sistema (falha no resfriamento)

Tabela 2b. FMEA das motobombas e filtros FUNÇÃO COMPONEN- TE 2. Motobombas de circulação AI e AJ 3. Motobombas de injeção AG e AH SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO E RESFRIAMENTO DO MANCAL COMBINADO Dissipar o calor gerado no mancal guia superior e lubrificar seus componentes. FUNÇÃO DO FALHA MODO DE FALHA CAUSA DA FALHA EFEITOS DA FALHA COMPONENTE FUNCIONAL Bombear o óleo Bombear o óleo 4. Filtros Filtrar o oleo Operar abaixo da pressão de 1,2 bar Ruído anormal Superaquecimento Operar abaixo da pressão de 35 bar Ruído anormal Superaquecimento 2.1 Pressão baixa de óleo na saída das motobombas 2.2 Ruído 2.3 Atuação do relé térmico 3.1 Pressão baixa de óleo na saída das motobombas 3.2 Ruído 3.3 Atuação do relé térmico Não filtrar o óleo 4.1 Deterioração Obstruir a passagem de óleo 4.2 Entupimento. Alta pressão diferencial Vazamento de óleo pelo selo mecânico Danificação do acoplamento Corrosão por óleo contaminado ou de má qualidade Cavitação por presença de ar no óleo Defeito elétrico (pólos danificados) Desgaste dos rolamentos Má lubrificação dos rolamentos Afrouxamento de peças internas provocamdo atrito com o eixo da motobomba Lubrificação excessiva Má lubrificação Vazamento de óleo pelo selo mecânico Danificação do acoplamento Corrosão por óleo contaminado ou de má qualidade Cavitação por presença de ar no óleo Defeito elétrico (pólos danificados) Desgaste dos rolamentos Má lubrificação dos rolamentos Afrouxamento de peças internas provocamdo atrito com o eixo da motobomba Lubrificação excessiva Má lubrificação Rompimento da manha do filtro Ruptura dos O rings Excesso de impurezas no elemento filtrante - Desliga a bomba prioritária e liga a bomba reserva na pressão baixa. Caso esta também falhe, provoca TRIP na unidade na unidade geradora. - Distúrbio no funcionamento normal do sistema (falha na lubrificação e resfriamento) - Risco de quebra da motobomba - Desliga a bomba prioritária e liga a bomba reserva na pressão baixa. Caso esta também falhe, provoca TRIP na unidade na unidade geradora. - Distúrbio no funcionamento normal do sistema (falha na lubrificação e resfriamento) - Desliga a bomba prioritária e liga a bomba reserva na pressão baixa. Caso esta também falhe, provoca TRIP na unidade na unidade geradora. - Distúrbio no funcionamento normal do sistema (falha na lubrificação e resfriamento) - Risco de quebra da motobomba - Desliga a bomba prioritária e liga a bomba reserva na pressão baixa. Caso esta também falhe, provoca TRIP na unidade na unidade geradora. - Distúrbio no funcionamento normal do sistema (falha na lubrificação e resfriamento) - Risco de contaminação da carga de óleo com resíduos. - Comprometimento da lubrificação e resfriamento do sistema

Tabela 2c. FMEA das tubulações, válvulas e circuito de comando e controle das motobombas 5. Tubulação Conduzir o óleo 6. Válvulas 7. Circuito de comando e controle das motobombas Isolar componentes do sistema e acessórios de supervisão e controle Limitar a pressão em caso de obstrução do circuito Indicar o status, partir, parar e comutar automaticamente as motobombas. Realizar paradas de emergência. Não conduzir o óleo corretamente Não isolar os acessórios de supervisão e controle Isolar inadequamente os acessórios de supervisão e controle Não aliviar a pressão Operar abaixo da pressão máxima Perda de indicação de status Problemas no automatismo das motobombas Não obedecer comandos manuais 5.1 Vazamento. Baixa vazão de óleo 6.1 Vazamento 6.2 Sobrepressão. Alta pressão de saída das motobombas 7.1 Perda de indicação 7.2 Problemas de acionamento automático 7.3 Problemas de acionamento manual Folgas nas conexões Avarias na tubulação Desgaste nas borrachas de vedação Deterioração de sede ou contra sede Engripamento da haste Falta de aperto no fechamento da válvula Ajuste indevido Emperramento Obstrução do fluxo por quebra do mecanismo interno Mau contato na fiação Queima de LED s Má conexão dos bornes da contatora Queima de componen-tes da cartela eletrônica Bobinas das contatoras com resistência ressecada Contatos danificados Má conexão dos bornes da contatora Queima de componen-tes da cartela eletrônica Botoeira de comando danificada Contatos danificados - Comprometimento na reposição de óleo ao sistema - Impossibilidade de executar manutenção nos acessórios de supervisão e controle - Risco de acidente pessoal - Atuação de TRIP na unidade geradora - Risco de rompimento das tubulações e vedações - Risco de quebra da motobomba - Possibilidade de contaminação do meio ambiente - Risco de acidente pessoal - Falha na supervisão - Risco de TRIP na unidade geradora - Distúrbio no funcionamento normal do sistema - Risco de TRIP na unidade geradora - Distúrbio no funcionamento normal do sistema Escolheu-se especificamente a unidade geradora hidráulica (UGH) 04 da usina por ser a unidade cuja distribuição de falhas do sistema de lubrificação e resfriamento de óleo, por componentes, é mediana em relação às demais unidades. Ou seja, o comportamento de seu sistema de lubrificação e resfriamento é o que melhor representa a média de falhas deste mesmo sistema em todas as unidades geradoras da usina. A análise da criticidade de cada modo de falha é desenvolvida na seção a seguir. Pontuação FMEA Cada modo de falha é numerado seqüencialmente, reiniciando a contagem a cada novo componente. Este número servirá como um indicador do modo de falha, sendo referenciado no formulário de pontuação FMEA. A partir dos identificadores do modo de falha, foram estabelecidos índices para avaliação da importância que cada modo representa para o processo de geração hidráulica. Os fatores para avaliação dos componentes consistem numa série de critérios utilizados para avaliar a criticidade ou prioridade de risco de um componente. Nesta avaliação é considerada a influência de três parâmetros: severidade, ocorrência e detecção das falhas. Severidade: Trata-se de um índice que reflete a gravidade das conseqüências de uma falha. Quanto maior o índice, maior a gravidade. Ocorrência: É um índice de definido em função do número de ocorrências de falhas registradas nos cartões de anomalia e ordens de serviço de Balbina nos últimos 3 anos (no caso, durante o período de 2004 a 2006). O índice de ocorrência é dinâmico e deve ser reavaliado anualmente

considerando o número de falhas dos 3 últimos anos imediatamente posteriores ao ano em questão. Portanto, a análise FMEA é dinâmica e tem seus valores alterados anualmente. Detecção: É um índice construído com base na estimativa da probabilidade de uma falha ser detectada, assumindo-se que ela tenha ocorrido. Tais parâmetros são normalmente medidos em uma escala de 1 a 10, o número 1 indica uma menor importância da falha, do ponto de vista de determinado parâmetro, e o número 10 indica que a maior importância que deve ser atribuída à falha. Os critérios de classificação de cada um destes parâmetros são apresentados na Tab. (3). Tabela 3. Critérios para avaliação dos modos de falha. Severidade Ocorrência 1 Efeito bastante insignificante, corrigido imediatamente pela operação. 1 Sem registro de falha nos últimos 3 anos. 2 Efeito insignificante, corrigido imediatamente pela manutenção. 2 1 falha nos últimos 3 anos. 3 Efeito menor, o componente sofre uma degradação progressiva caso não seja reparado. 3 2 falhas nos últimos 3 anos. 4 Efeito moderado, o componente não desempenha sua função, mas a falha não provoca TRIP na unidade geradora e sua manutenção não exige parada de máquina. 4 3 falhas nos últimos 3 anos. 5 Efeito moderado, que não provoca atuação de TRIP na unidade geradora, mas cuja 4 ou 5 falhas nos últimos 3 5 manutenção exige parada de máquina. anos. 6 Efeito moderado que provoca atuação de TRIP na unidade geradora e cuja manutenção exige parada de máquina por um dia ou menos. 6 6 falhas nos últimos 3 anos. 7 Efeito crítico que provoca atuação de TRIP na unidade geradora e cuja manutenção exige parada de máquina por mais de um dia. 7 7 falhas nos últimos 3 anos. 8 Efeito bastante crítico que provoca atuação de TRIP na unidade geradora e interrompe bruscamente as funções do sistema. 8 8 falhas nos últimos 3 anos. 9 Efeito bastante crítico que provoca atuação de BLECAUTE nas unidades geradoras e colapso do processo. 9 9 falhas nos últimos 3 anos. 10 Efeitos catastróficos que podem ocasionar danos a bens ou pessoas. 10 10 ou mais falhas nos últimos 3 anos. 1 Falha indicada diretamente pela instrumentação. Detecção 3 Falha identificada pelas inspeções diárias da equipe operação (Ex. vazamentos, fluido condensado nos balões de ar). 5 Falha identificada por ruídos anormais, ou indiretamente pela instrumentação. 7 Falha oculta, impossível de ser identificada pelo operador. Tabela 4. Formulário de pontuação FMEA. ID DO MODO DE FALHA FATORES PARA AVALIAÇÃO DO MODO DE FALHA SEVERIDADE OCORRÊNCIA DETECÇÃO SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO E RESFRIAMENTO DO MANCAL COMBINADO FATORES PARA AVALIAÇÃO DO MODO DE FALHA AVALIAÇÃO GERAL (NPR) ID DO MODO DE FALHA SEVERIDADE OCORRÊNCIA DETECÇÃO AVALIAÇÃO GERAL (NPR) ID DO MODO DE FALHA FATORES PARA AVALIAÇÃO DO MODO DE FALHA SEVERIDADE OCORRÊNCIA DETECÇÃO AVALIAÇÃO GERAL (NPR) 1.1 2 10* 1 20 3.1 6 1 1 6 6.1 3 1 3 9 1.2 7 1 1 7 3.2 3 1 5 15 6.2 6 1 1 6 1.3 3 2 1 6 3.3 4 1 1 4 7.1 1 1 1 1 2.1 4 1 1 4 4.1 4 2 7 56 7.2 6 4 3 72 2.2 3 1 5 15 4.2 4 1 1 4 7.3 6 2 3 36 2.3 4 1 1 4 5.1 7 1 3 21 *Quantidade de limpezas nos trocadores de calor (UGH-04): 19.

A partir destes parâmetros é definido o chamado número de prioridade de risco (NPR). O NPR é o valor calculado pelo produto dos três índices anteriores (Severidade x Ocorrência x Detecção). É utilizado para a priorização da tomada de ação. É uma maneira prática de priorizar certas falhas e avaliar quais providências devem ser tomadas primeiramente. O formulário de pontuação FMEA da unidade geradora hidráulica 04 da usina hidrelétrica de Balbina é mostrado na Tab. (4). Feita a análise FMEA, segue uma análise por árvore de falhas (FTA) para que se possa desenvolver um estudo comparativo dessas duas ferramentas. 6. FAULT TREE ANALYSES (FTA) A FTA consiste na construção de um diagrama lógico (árvore de falhas), através de um processo dedutivo que, partindo de um evento indesejado pré-definido, busca as possíveis causas de tal evento. O processo segue investigando as sucessivas combinações de falhas dos componentes até atingir as chamadas falhas básicas (ou eventos básicos da FT), as quais constituem o limite de resolução da análise. O evento indesejado é comumente chamado de evento topo da árvore. O conceito fundamental da FTA consiste na tradução de um sistema físico em um diagrama lógico estruturado, em que certas causas específicas conduzem a um evento topo de interesse. A grande popularidade da FTA advém, fundamentalmente, de dois aspectos: primeiro, da maior flexibilidade da representação gráfica de sistemas complexos proporcionada pela simbologia específica e, segundo, da maior facilidade computacional devido ao menor número de algarismos significativos necessários para o cálculo das probabilidades de falhas quando comparado ao necessário para o caso dos valores típicos das probabilidades de sucesso. Estudo de caso utilizando FTA É uma prática comum entre os especialistas em confiabilidade e risco ao analisar um sistema de árvore de falhas (FT) dividi-lo por etapas: Etapa 1 - Definição do sistema, suas fronteiras e interfaces, Etapa 2 - Definição do evento topo da FT, Etapa 3 - Construção da FT, Etapa 4 - Levantamento dos dados de falhas dos eventos, Etapa 5 - Determinação dos cortes mínimos, Etapa 6 - Avaliação qualitativa da FT, Etapa 7 - Avaliação quantitativa da FT, Etapa 8 - Avaliação da importância dos cortes mínimos, Etapa 9 - Análise dos resultados obtidos, Etapa10-Conclusões. O sistema a ser analisado consiste no mesmo da análise FMEA, isto é, o sistema de lubrificação e resfriamento do mancal combinado, cujos componentes e fronteiras já estão bem definidos. O evento de topo da FT foi definido como sendo falha no sistema de lubrificação e resfriamento do mancal combinado. A árvore cuja combinação lógica de eventos básicos conduz à falha no referido sistema é mostrada na Fig. (1). A árvore de falhas foi desenvolvida utilizando-se o software Relex da Relex Software Corporation.

Failure in the heat exchangers heat exchangers Failure in the filters Filters Failure in the heat exchanger 01 Heat exchanger 01 Failure in the heat exchanger 02 Heat exchanger 02 Deterioration of the filter element Filter 01 Deterioration of the filter element Filter 02 Looseness in the inox plaque connections,... Incrustation in the inox plaques Looseness in t he inox plaque connections,... Incrustation in the inox plaques 02 Plaque connections 01 Inox Plaques 01 Plaque connections 02 Inox plaques 02 Figure 2a. Árvore de falhas do sistema de lubrificação e resfriamento do mancal combinado (falhas gerais, falhas nos trocadores de calor e nos filtros).